DE102007050363A1

DE102007050363A1 - Method for laser marking a polymer material

Info

Publication number: DE102007050363A1
Application number: DE102007050363A
Authority: DE
Inventors: Thadeus Schauer; Heinz Greisinger; Roman Maurer
Original assignee: Forschungsinstitut fur Pigmente und Lacke eV
Current assignee: Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
Priority date: 2007-10-15
Filing date: 2007-10-15
Publication date: 2009-04-16
Also published as: EP2197684A1; EP2197684B1; WO2009049805A1; ATE543656T1

Abstract

In order to provide a method for laser marking a polymer material, wherein no considerable change of the structure of the matrix of the polymer material takes place, a method comprising the following steps is proposed: providing a polymer material, wherein nano-particles and/or one or more nano-layers are provided in, under and/or on the polymer material, and wherein the nano-particles and/or nano-layer(s) comprise at least one laser-sensitive component; laser light acts upon a selected region of the polymer material such that the laser-sensitive component is at least partially modified in the physical structure thereof in said region.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Lasermarkierung eines Polymermaterials.The The present invention relates to a method of laser marking a polymeric material.

Die Lasermarkierung von Polymermaterialien ist eine bevorzugte Methode, um diese Materialien in einem schnellen und präzisen Verfahren mit einer dauerhaften Beschriftung oder sonstigen Kennzeichnung zu versehen. Bei den zu markierenden Polymermaterialien handelt es sich hierbei sowohl um Kunststoff-formkörper verschiedenster Art als auch um Lackierungen oder Beschichtungen von Gegenständen.The Laser marking of polymer materials is a preferred method to get these materials in a fast and accurate process with a permanent inscription or other marking to provide. In the case of the polymer materials to be marked these are both plastic moldings of various kinds Art as well as coatings or coatings of objects.

Die im Stand der Technik beschriebenen Lasermarkierungsverfahren für Polymermaterialien beruhen im Prinzip darauf, dass durch die Wechselwirkung des Laserlichts mit der Polymermatrix selbst oder mit einem lasersensitiven Additiv ein hoher Eintrag von thermischer Energie in das Polymermaterial erfolgt. In Folge dieses Energieeintrags kommt es zu einer Pyrolyse, Carbonisierung, Aufschäumung oder Ablation des Materials, d. h. einer makroskopischen Strukturänderung der Polymermatrix, in den mit Laserlicht beaufschlagten Bereichen, welche dann als Markierung optisch wahrnehmbar ist.The in the prior art described laser marking method for Polymeric materials are based in principle on the interaction the laser light with the polymer matrix itself or with a laser-sensitive Additive a high level of thermal energy is carried in the polymer material. As a result of this energy input, pyrolysis, carbonation, Foaming or ablation of the material, d. H. a macroscopic structure change the polymer matrix, in the areas exposed to laser light, which is then visually perceptible as a marker.

In der US 6,284,184 wird beispielsweise ein Verfahren zur Lasermarkierung mittels Ablation beschrieben. Dabei wird ein Kunststoffformteil eingesetzt, das an seiner Oberfläche eine oder mehrere Schichten unterschiedlich gefärbter Polymere aufweist. Durch das Abtragen einer oder mehrerer dieser Schichten mittels Laser kommt als Markierung die Farbe der jeweils darunter liegenden Schicht zum Vorschein.In the US 6,284,184 For example, a method of laser marking by ablation is described. In this case, a plastic molding is used, which has on its surface one or more layers of differently colored polymers. By ablating one or more of these layers by means of laser, the color of the underlying layer is revealed as a marking.

In der EP 0 469 982 A2 wird ein Verfahren beschrieben zur Lasermarkierung von thermoplastischen Kunststoffen, wobei durch die Einwirkung des Lasers die in der Polymermatrix enthaltene Luft oder Feuchtigkeit expandiert und dadurch das Material aufgeschäumt wird.In the EP 0 469 982 A2 describes a method for the laser marking of thermoplastics, wherein the action of the laser expands the air or moisture contained in the polymer matrix and thereby the material is foamed.

Bei sämtlichen dieser Verfahren kommt es im Zuge der Lasermarkierung somit zu einer erheblichen Änderung der Struktur der Matrix des Polymermaterials, wodurch dieses in vielen Fällen seine gewünschten Eigenschaften an den markierten Stellen verliert. Insbesondere im Falle von Lacken oder Beschichtungen kann es je nach deren Dicke zur vollständigen Abtragung und/oder zur Verminderung der Haltbarkeit kommen. Bei einer Reihe von Anwendungen, bei denen es auf die Unversehrtheit der Oberfläche des zu markierenden Gegenstandes ankommt, sind solche Verfahren daher nicht anwendbar.at All of these processes occur in the course of laser marking thus, a significant change in the structure of the matrix of the polymer material, whereby this in many cases its loses desired properties at the marked locations. Especially in the case of paints or coatings can ever according to their thickness for complete removal and / or for Reduction in durability come. In a number of applications, where it depends on the integrity of the surface of the therefore, such methods are important not applicable.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren zur Lasermarkierung eines Polymermaterials bereitzustellen, bei dem die zuvor genannten Nachteile der aus dem Stand der Technik bekannten Verfahren vermieden werden.The The object of the present invention is a method for laser marking to provide a polymer material in which the aforementioned Disadvantages of the known from the prior art method avoided become.

Diese Aufgabe wird bei dem Verfahren der eingangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass das Verfahren folgende Schritte umfasst:

– das Bereitstellen eines Polymermaterials, wobei in, unter und/oder auf dem Polymermaterial Nanopartikel und/oder eine oder mehrere Nanoschichten vorgesehen sind, und wobei die Nanopartikel und/oder Nanoschicht(en) mindestens eine lasersensitive Komponente umfassen; und
– das Einwirken von Laserlicht auf einen ausgewählten Bereich des Polymermaterials, sodass die lasersensitive Komponente in diesem Bereich zumindest partiell in ihrer physikalischen Struktur modifiziert wird.

This object is achieved in the method of the aforementioned type according to the invention in that the method comprises the following steps:

Providing a polymeric material, wherein nanoparticles and / or one or more nanosheets are provided in, under and / or on the polymeric material, and wherein the nanoparticles and / or nanolayer (s) comprise at least one laser-sensitive component; and
The action of laser light on a selected region of the polymer material so that the laser-sensitive component in this region is at least partially modified in its physical structure.

Indem durch die Einwirkung des Lasers eine lasersensitive Komponente der Nanopartikel und/oder Nanoschicht(en) modifiziert wird, kommt es zu einer Änderung des optischen Eindrucks des Polymermaterials in dem ausgewählten Bereich und somit zu einer sichtbaren Markierung, ohne dass dies mit einer Änderung der Struktur des Polymermaterials selbst (d. h. zum Beispiel der die lasersensitive Komponente enthaltenden polymeren Matrix) verbunden ist. Unter einer physikalischen Strukturänderung ist im Rahmen der Erfindung beispielsweise eine Verdampfung und/oder eine Zerstäubung der lasersensitiven Komponente zu verstehen.By doing by the action of the laser a laser sensitive component of Nanoparticles and / or nano-layer (s) is modified, it comes to a change in the visual impression of the polymer material in the selected area and thus to a visible one Marking without this having a change of structure the polymer material itself (i.e., for example, the laser-sensitive component containing polymeric matrix) is connected. Under a physical Structure change is in the context of the invention, for example, a Evaporation and / or atomization of the laser-sensitive Component to understand.

Das erfindungsgemäße Verfahren bietet somit die vorteilhafte Möglichkeit, ein Polymermaterial mittels Laser zu markieren, ohne seine mechanischen Eigenschaften, die gegebenenfalls in einer Schutz- oder Barrierefunktion bestehen, nachteilig zu beeinflussen. Insbesondere kann die ursprüngliche Oberflächenbeschaffenheit des Polymermaterials, z. B. deren Rauigkeit, aufrecht erhalten werden.The inventive method thus provides the advantageous Possibility to mark a polymer material by laser, without its mechanical properties, which may be present in a protective or barrier function to adversely affect. Especially can the original surface texture of the polymer material, e.g. B. whose roughness, are maintained.

Das erfindungsgemäße Verfahren und die mit ihm verbundenen Vorteile können unabhängig davon verwirklicht werden, ob das Polymermaterial z. B. in der Gestalt eines Formkörpers oder einer Beschichtung vorliegt. Auf bevorzugte Ausführungsformen des Polymermaterials im Rahmen der Erfindung wird weiter unten noch im Einzelnen einzugehen sein.The inventive method and its associated Benefits can be realized independently be whether the polymer material z. B. in the form of a shaped body or a coating is present. On preferred embodiments of the polymer material in the invention will be further below to be discussed in detail.

Ein weiterer Vorteil ist in der Vielseitigkeit der mit dem erfindungsgemäßen Verfahren erzeugbaren Markierungen zu sehen. In Abhängigkeit von der Art und Menge der eingesetzten Nanopartikel und/oder Nanoschicht(en), sowie der Transparenz und Farbe des Polymermaterials, können Markierungen mit unterschiedlichen Helligkeiten und/oder Farbeindrücken erzeugt werden. Des Weiteren sind Markierungen mit einem stufenlosen Kontrast möglich, insbesondere durch Variation der Intensität des einwirkenden Laserlichts, wodurch das Ausmaß der Strukturmodifikation der lasersensitiven Komponente beeinflusst werden kann. Das erfindungsgemäße Verfahren eignet sich somit für eine Vielzahl verschiedener Einsatzbereiche und Arten von Markierungen, wie z. B. Beschriftungen, symbolische oder grafische Markierungen usw.Another advantage can be seen in the versatility of the markings that can be generated by the method according to the invention. Depending on the type and amount of the nanoparticles and / or nano-layer (s) used, as well as the transparency and color of the polymer material, markings with different brightnesses and / or color impressions can be produced. Furthermore, are Markierun gene with a stepless contrast possible, in particular by varying the intensity of the applied laser light, whereby the extent of the structure modification of the laser-sensitive component can be influenced. The inventive method is thus suitable for a variety of applications and types of markings, such. As labels, symbolic or graphic markers, etc.

Der besondere Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens, eine Lasermarkierung des Polymermaterials ohne wesentliche Änderung der Eigenschaften der Polymermatrix erzeugen zu können, beruht unter Anderem auf den entsprechenden Abmessungen der vorgesehen Nanopartikel und/oder Nanoschicht(en). Dadurch können diese Partikel und/oder Schicht(en) im Verhältnis zu dem Polymermaterial eine relativ geringe Masse aufweisen und es genügen bereits relativ geringe Intensitäten des Laserlichts, um die physikalische Strukturänderung der lasersensitiven Komponente herbeizuführen. Durch diese geringen Intensitäten kann insbesondere eine Pyrolyse, Aufschäumung oder Ablation des Polymermaterials weitgehend vermieden werden.Of the particular advantage of the method according to the invention, a laser marking of the polymer material without significant change to be able to produce the properties of the polymer matrix, is based inter alia on the appropriate dimensions of the provided Nanoparticles and / or nanosheet (s). This allows them Particles and / or layer (s) in relation to the polymer material have a relatively low mass and it is already sufficient relatively low intensities of the laser light to the physical Structure change of the laser-sensitive component bring about. Due to these low intensities, in particular pyrolysis, Foaming or ablation of the polymer material largely be avoided.

Im Rahmen der vorliegenden Erfindung werden unter Nanopartikeln bzw. Nanoschichten insbesondere solche Partikel bzw. Schichten verstanden, die in mindestens einer Dimension eine mittlere Abmessung von weniger als ca. 1000 nm aufweisen. Verschiedene Arten von Nanopartikeln und Nanoschichten, die dabei zum Einsatz kommen können, werden nachstehend erläutert.in the Within the scope of the present invention, nanoparticles or Nano layers understood in particular such particles or layers, the in at least one dimension, a mean dimension of less than about 1000 nm. Different types of nanoparticles and nanolayers that can be used explained below.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens umfasst das Polymermaterial Nanopartikel. Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Nanopartikel im Wesentlichen homogen in dem Polymermaterial verteilt sind. Das Polymermaterial bildet hierbei eine die Nanopartikel aufnehmende Matrix. Durch die erfindungsgemäße Modifikation der physikalischen Struktur der lasersensitiven Komponente der Nanopartikel ändert sich der optische Eindruck des Polymermaterials, der durch die darin verteilten Nanopartikel mitbestimmt wird, wodurch die erfindungsgemäße Markierung in dem entsprechenden Bereich erzeugt wird.at a preferred embodiment of the invention Method, the polymeric material comprises nanoparticles. Especially advantageous it is when the nanoparticles are substantially homogeneous in the polymer material are distributed. The polymer material forms one of the nanoparticles receiving matrix. By the invention Modification of the physical structure of the laser-sensitive component the nanoparticle changes the visual impression of the Polymer material, which co-determined by the nanoparticles distributed therein is, whereby the marking according to the invention is generated in the corresponding area.

Wie bereits angesprochen, ermöglichen die geringen Abmessungen von Nanopartikeln die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens mit relativ geringen Laserintensitäten, d. h. mit einem relativ geringen Energieeintrag in das Polymermaterial. Die eingesetzten Nanopartikel weisen vorzugsweise in mindestens einer Dimension eine mittlere Abmessung von ca. 400 nm oder weniger auf, bevorzugt von ca. 5 bis ca. 300 nm, weiter bevorzugt von ca. 10 bis ca. 200 nm, am meisten bevorzugt von ca. 50 bis ca. 100 nm.As already mentioned, allow the small dimensions of nanoparticles carrying out the invention Method with relatively low laser intensities, d. H. with a relatively low energy input into the polymer material. The nanoparticles used preferably have in at least one dimension has an average dimension of about 400 nm or less to, preferably from about 5 to about 300 nm, more preferably from about 10 to about 200 nm, most preferably from about 50 to about 100 nm.

Für die Verwirklichung der genannten Vorteile ist es hierbei ausreichend, wenn die Nanopartikel in nur einer oder in zwei Dimensionen eine Abmessung im Nanometerbereich aufweisen. Damit die Nanopartikel ausreichend sichtbar sind und ihre Modifikation zu einer wahrnehmbaren Änderung des optischen Eindrucks des Polymermaterials führt, ist es insbesondere vorteilhaft, wenn die Nanopartikel in mindestens einer Dimension eine mittlere Abmessung von ca. 100 nm oder mehr aufweisen. Besonders bevorzugt sind in dieser Hinsicht mittlere Abmessungen von ca. 5 bis ca. 500 μm, am meisten bevorzugt von ca. 25 bis ca. 100 μm. Nanopartikel in diesem Größenbereich bewirken einen deutlichen optischen Effekt.For the realization of the mentioned advantages, it is sufficient, if the nanoparticles in one or in two dimensions one Have dimensions in the nanometer range. So that the nanoparticles are sufficiently visible and their modification to a perceptible change the visual impression of the polymer material leads is it is particularly advantageous if the nanoparticles in at least one dimension has an average dimension of about 100 nm or more exhibit. Particularly preferred in this regard are medium Dimensions of about 5 to about 500 microns, most preferably from about 25 to about 100 microns. Nanoparticles in this size range cause a clear visual effect.

Je nach dem Verhältnis der Abmessungen der Nanopartikel in verschiedenen Dimensionen sind verschiedene Formen denkbar, in denen die Nanopartikel vorliegen können. Bevorzugte Nanopartikel können in Form von Plättchen, Nadeln, Fasern, Voll- oder Hohlsphären oder dergleichen, oder Mischungen hiervon, ausgebildet sein. Liegen die Nanopartikel zum Beispiel als Plättchen (Flakes) vor, so weisen diese bevorzugt eine Dicke im Nanometerbereich und im Übrigen Abmessungen im Mikrometerbereich auf, entsprechend den oben genannten bevorzugten Größenbereichen.ever according to the ratio of the dimensions of the nanoparticles in Different dimensions are conceivable in different forms the nanoparticles can be present. Preferred nanoparticles can in the form of platelets, needles, fibers, solid or hollow spheres or the like, or mixtures thereof. Lie the nanoparticles, for example, as flakes, so they preferably have a thickness in the nanometer range and otherwise Dimensions in the micrometer range, according to the above preferred size ranges.

Erfindungsgemäß umfassen die Nanopartikel mindestens eine lasersensitive Komponente, auf die bislang noch nicht im Einzelnen eingegangen wurde. Unter einer lasersensitiven Komponente ist hierbei jedes Material zu verstehen, das in der Lage ist, mit Laserlicht in Wechselwirkung zu treten, insbesondere zu absorbieren, derart, dass in Folge dieser Wechselwirkung die physikalische Struktur des Materials zumindest partiell modifiziert wird. Eine Vielzahl solcher Materialien sind bekannt und können im Rahmen der vorliegenden Erfindung eingesetzt werden, wobei je nach Art der lasersensitiven Komponente(n) zum Teil Laserlicht mit unterschiedlichen Wellenlängen und/oder Intensitäten eingesetzt werden muss.According to the invention the nanoparticles at least one laser-sensitive component to which has not yet been discussed in detail. Under a laser-sensitive Component is to be understood as meaning any material that is capable of to interact with laser light, in particular to absorb, such that, as a result of this interaction, the physical structure the material is at least partially modified. A variety of such Materials are known and can be used in the context of the present Invention are used, depending on the type of laser-sensitive Component (s) partly laser light with different wavelengths and / or intensities must be used.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind die Nanopartikel im Wesentlichen vollständig aus einer lasersensitiven Komponente gebil det. Nanopartikel mit einem solchen im Wesentlichen homogenen Aufbau sind auf einfache Weise herzustellen.According to one preferred embodiment of the invention are the nanoparticles essentially completely formed of a laser-sensitive component. Nanoparticles with such a substantially homogeneous structure are easy to make.

Im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens ist es dabei insbesondere bevorzugt, wenn die Nanopartikel durch die Einwirkung des Laserlichts zumindest partiell verdampft und/oder zerstäubt werden. Eine solche Verdampfung bzw. Zerstäubung der in dem Polymermaterial enthaltenen Nanopartikel führt zu einer deutlichen Änderung des optischen Eindrucks in dem betreffenden Bereich, indem die zuvor sichtbaren Nanopartikel zerstört werden, ohne dass dabei, wie oben ausgeführt, die Eigenschaften der Polymermatrix negativ beeinflusst würden.In the context of the method according to the invention, it is particularly preferred if the nanoparticles are at least partially vaporized and / or atomized by the action of the laser light. Such evaporation or atomization of the nanoparticles contained in the polymer material leads to a significant change in the visual impression in the area in question, by destroying the previously visible nanoparticles, without that, as stated above, the properties of the polymer matrix would be adversely affected.

Die lasersensitive Komponente umfasst vorzugsweise ein oder mehrere Metalle, Legierungen oder Mischungen hiervon. Bei der Auswahl der lasersensitiven Komponente kann insbesondere auch deren Einfluss auf das gewünschte Aussehen (Farbe, Helligkeit, Reflektionseigenschaften usw.) des Polymermaterials berücksichtigt werden.The Laser-sensitive component preferably comprises one or more Metals, alloys or mixtures thereof. When choosing the In particular, the laser-sensitive component can also influence it to the desired appearance (color, brightness, reflection properties etc.) of the polymer material.

Metalle für den Einsatz als lasersensitive Komponente sind bevorzugt ausgewählt aus Aluminium, Chrom, Zink, Nickel, Magnesium, Zinn, Blei, Kupfer, Silber, Gold, Eisen, Edelstahl, Iridium, Vanadium, Cadmium, Titan und Platin.metals for use as a laser-sensitive component are preferred selected from aluminum, chromium, zinc, nickel, magnesium, Tin, lead, copper, silver, gold, iron, stainless steel, iridium, vanadium, Cadmium, titanium and platinum.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform umfassen die Nanopartikel eine Kernkomponente sowie eine zumindest bereichsweise Beschichtung aus einer lasersensitiven Komponente. Die Kernkomponente dient hierbei als Träger für die lasersensitive Komponente und bleibt durch das im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens eingesetzte Laserlicht im Wesentlichen unbeeinflusst.According to one Another preferred embodiment comprises the nanoparticles a core component and an at least partially coating from a laser-sensitive component. The core component serves here as a carrier for the laser-sensitive component and remains by that in the context of the invention Process used laser light substantially unaffected.

Bevorzugt wird die Beschichtung der Nanopartikel durch die Einwirkung des Laserlichts zumindest partiell verdampft und/oder zerstäubt, wobei als lasersensitive Komponente(n) der Beschichtung insbesondere die bereits oben aufgeführten Materialien zum Einsatz kommen können. Die Markierung wird in diesem Fall dadurch erzeugt, dass in dem betreffenden Bereich des Polymermaterials nach der Einwirkung des Laserlichts der optische Eindruck durch die Kernkomponente anstelle der Beschichtung mitbestimmt wird. Je nach Auswahl der entsprechenden Komponenten kann dadurch die Markierung sowohl heller als auch dunkler erscheinen als der nicht markierte Bereich des Polymermaterials.Prefers is the coating of the nanoparticles by the action of the Laser light at least partially evaporated and / or atomized, wherein as a laser-sensitive component (s) of the coating in particular the materials already mentioned above are used can. The mark is generated in this case by in that area of the polymer material after exposure the laser light of the optical impression by the core component instead the coating is determined. Depending on the selection of the corresponding components This can make the mark appear both lighter and darker as the unmarked area of the polymeric material.

Die Beschichtung der Nanopartikel weist vorzugsweise eine Dicke von ca. 5 bis ca. 300 nm auf, bevorzugt von ca. 10 bis ca. 200 nm, weiter bevorzugt von ca. 20 bis ca. 100 nm. Das Vorsehen dünner Schichtdicken im Nanometerbereich trägt auch in diesem Fall dazu bei, dass mit relativ geringen Laserintensitäten gearbeitet werden kann. Die Abmessungen der Kernkomponente sind in diesem Zusammenhang eher unkritisch.The Coating of the nanoparticles preferably has a thickness of about 5 to about 300 nm, preferably from about 10 to about 200 nm, further preferably from about 20 to about 100 nm. The provision of thin layer thicknesses in the nanometer range also contributes in this case, that worked with relatively low laser intensities can be. The dimensions of the core component are in this context rather uncritical.

Die Kernkomponente der Nanopartikel umfasst vorzugsweise Glas und/oder ein oder mehrere mineralische oder synthetische anorganische Materialien. Besonders bevorzugt umfasst die Kernkomponente ein Schichtsilikat, insbesondere Glimmer und/oder beschichteten Glimmer, Graphit, Al₂O₃, TiO₂, SiO₂, Fe₂O₃ oder BiOCl.The core component of the nanoparticles preferably comprises glass and / or one or more mineral or synthetic inorganic materials. The core component particularly preferably comprises a layered silicate, in particular mica and / or coated mica, graphite, Al ₂ O ₃ , TiO ₂ , SiO ₂ , Fe ₂ O ₃ or BiOCl.

Die Kernkomponente kann ferner ein oder mehrere Kunststoffe umfassen, insbesondere Polymethylmethacrylat, Polystyrol oder Polyethylenterephthalat. Grundsätzlich sollte bei der Auswahl der Kernkomponente darauf geachtet werden, dass diese in dem für die lasersensitive Komponente relevanten Wellenlängenbereich im Wesentlichen nicht lasersensitiv ist.The Core component may further comprise one or more plastics, in particular polymethyl methacrylate, polystyrene or polyethylene terephthalate. Basically, when choosing the core component should be Care should be taken to ensure that they are laser sensitive Component relevant wavelength range substantially is not laser-sensitive.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform umfasst die Kernkomponente der beschichteten Nanopartikel mehrere anorganische und/oder organische Materialien. In diesem Fall kann die Kernkomponente insbesondere mehrschichtig aufgebaut sein, z. B. in Form mehrschichtiger Plättchen, sphärischer Partikel oder dergleichen.According to one In another embodiment, the core component comprises coated nanoparticles of several inorganic and / or organic materials. In this case, the core component can in particular be multi-layered be constructed, for. In the form of multi-layered platelets, spherical particle or the like.

Besonders bevorzugt können als beschichtete Nanopartikel Plättchen (Flakes) aus Glimmer oder Kunststoff eingesetzt werden, die mit einem der oben genannten Metalle beschichtet sind. Derartige Flakes werden auch als Effektpigmente für bestimmte Lacke verwendet (z. B. als Metalleffektpigmente, Perlglanzpigmente, Interferenzpigmente und dergeleichen).Especially platelets may be preferred as coated nanoparticles (Flakes) made of mica or plastic are used with one of the above metals are coated. Such flakes are also used as effect pigments for certain paints (eg as metallic effect pigments, pearlescent pigments, interference pigments and the same).

Die Erzeugung der Beschichtung auf der Kernkomponente der Nanopartikel kann insbesondere mittels PVD (physical vapor deposition), mittels CVD (chemical vapor deposition), nasschemisch oder elektrochemisch erfolgen.The Generation of the coating on the core component of the nanoparticles can in particular by means of PVD (physical vapor deposition), by means of CVD (chemical vapor deposition), wet-chemical or electrochemical.

Die Menge der Nanopartikel in dem Polymermaterial kann unter Berücksichtigung verschiedener Aspekte gewählt werden, insbesondere der Intensität des optischen Eindrucks der Nanopartikel sowie des gewünschten maximalen Kontrasts der zu erzeugenden Markierung. Der Anteil an Nanopartikeln kann insbesondere im Bereich von ca. 0,001 bis ca. 20 Gew.-%, bezogen auf das Polymermaterial, liegen. Bevorzugt ist ein Anteil von ca. 0,01 bis ca. 3 Gew.-%, besonders bevorzugt von ca. 0,1 bis ca. 0,5 Gew.-%.The Amount of nanoparticles in the polymer material may be considered various aspects, in particular the Intensity of the optical impression of the nanoparticles as well the desired maximum contrast of the generated Mark. The proportion of nanoparticles can be particularly in the range from about 0.001 to about 20% by weight, based on the polymer material, lie. Preferably, a proportion of about 0.01 to about 3 wt .-%, more preferably from about 0.1 to about 0.5% by weight.

Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens ist in, auf und/oder unter dem Polymermaterial mindestens eine Nanoschicht angeordnet. Dies bietet sich insbesondere in den Fällen an, in denen auch das Polymermaterial selbst flächig ausgebildet ist, d. h. beispielsweise in Form einer Beschichtung oder einer Folie vorliegt.at a further preferred embodiment of the invention Process is in, on and / or below the polymer material at least one Nano layer arranged. This is especially useful in cases in which even the polymer material itself formed flat is, d. H. for example in the form of a coating or a film is present.

Die Anordnung der Nanoschicht(en) "auf" oder "unter" dem Polymermaterial ist relativ zu einer Ausrichtung zu verstehen, bei der die zu markierende Seite des Polymermaterials nach oben orientiert ist.The Arrangement of the nanolayer (s) "on" or "under" the polymeric material is to be understood relative to an orientation in which the page to be marked of the polymer material is oriented upwards.

Die Nanoschicht weist vorzugsweise eine Dicke von ca. 400 nm oder weniger auf, bevorzugt von ca. 5 bis ca. 300 nm, weiter bevorzugt von ca. 20 bis 200 nm, am meisten bevorzugt von ca. 50 bis ca. 100 nm. Durch die geringe Schichtdicke im Nanometerbereich ist die Masse der Nanoschicht relativ gering im Verhältnis zum Polymermaterial, sodass mit geringen Laserintensitäten und einem geringen Energieeintrag in das Polymermaterial gearbeitet werden kann.The nanosheet preferably has a thickness of about 400 nm or less, preferably from about 5 to about 300 nm, more preferably from about 20 to 200 nm, most preferably from about 50 to about 100 nm. Due to the small layer thickness in the nanometer range, the mass of the nano-layer is relatively small in relation to the polymer material, so that can be used with low laser intensities and a low energy input into the polymer material.

Bevorzugt ist die Nanoschicht im Wesentlichen vollständig aus einer lasersensitiven Komponente gebildet. Dabei können insbesondere die im Zusammenhang mit Nanopartikeln aufgeführten lasersensitiven Komponenten eingesetzt werden.Prefers the nano-layer is essentially completely made of one formed laser-sensitive component. It can in particular the laser-sensitive ones listed in connection with nanoparticles Components are used.

Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Nanoschicht durch die Einwirkung des Laserlichts zumindest partiell verdampft und/oder zerstäubt wird. Die Markierung entsteht dabei durch den veränderten optischen Eindruck nach der Zerstörung der zuvor sichtbaren Nanoschicht in den betreffenden Bereichen des Polymermaterials.Especially It is advantageous if the nano-layer by the action of the Laser light at least partially evaporated and / or atomized becomes. The marking is created by the changed optical impression after the destruction of the previously visible Nano layer in the respective areas of the polymer material.

Im Folgenden soll noch auf verschiedene Arten von Polymermaterialien eingegangen werden, die mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens markiert werden können.in the The following is intended to cover various types of polymer materials are received, by means of the invention Procedure can be marked.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung liegt das Polymermaterial in Form eines Lackes oder einer Beschichtung auf einem Substrat vor. Durch die vorteilhaften Eigenschaften der Erfindung können auch sehr dünne Lackschichten oder Beschichtungen mittels Laser markiert werden, da keine Ablation des Polymermaterials erfolgt und die Schutzfunktion des Lackes bzw. der Beschichtung somit im Wesentlichen nicht beeinträchtigt wird. Insbesondere kann der Lack oder die Beschichtung eine Dicke im Bereich von ca. 1 bis ca. 250 μm aufweisen.at a preferred embodiment of the invention is the Polymer material in the form of a paint or a coating a substrate. Due to the advantageous properties of the invention can also be very thin paint coats or coatings be laser marked, since no ablation of the polymer material takes place and the protective function of the paint or the coating thus is essentially not affected. Especially For example, the paint or coating may have a thickness in the range of about 1 to about 250 microns have.

Da im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens keine Wechselwirkung des Laserlichts mit dem Polymermaterial selbst erforderlich ist, kann dessen Zusammensetzung weitgehend frei gewählt werden. Die eingesetzten Lacke oder Beschichtungen können insbesondere auf Basis von Acrylat-, Epoxid-, Polyurethan-, Silan-, Silikat-, Alkyd- und/oder Polyesterverbindungen gebildet sein.There in the context of the method according to the invention no Interaction of the laser light with the polymer material itself required is, its composition can be largely freely chosen. The lacquers or coatings used can in particular based on acrylate, epoxy, polyurethane, silane, silicate, Alkyd and / or polyester compounds may be formed.

In dem Fall, dass eine Nanoschicht vorgesehen ist, kann diese sowohl zwischen dem Substrat und dem Polymermaterial, d. h. unter dem Lack bzw. der Beschichtung, als auch auf dem Polymermaterial, d. h. als Deckschicht, angeordnet sein. Ebenso ist es möglich, die Nanoschicht in dem Polymermaterial, d. h. als Zwischenschicht, anzuordnen.In In the event that a nano-layer is provided, this can be both between the substrate and the polymer material, d. H. under the paint or the coating, as well as on the polymer material, d. H. when Cover layer, be arranged. Likewise it is possible the Nanosheet in the polymer material, d. H. as an intermediate layer, to arrange.

Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung liegt das Polymermaterial in Form eines selbsttragenden Formkörpers vor. Das Polymermaterial eines solchen Kunststoffformkörpers kann insbesondere auf Basis eines synthetischen Polymers gebildet sein, welches ausgewählt ist aus Polyolefinen, insbesondere Polyethylen und Polypropylen, Polyamiden, Polyestern, Polyacetaten, Polyethersulfonen, Polyacrylaten, Polyoxymethylenen, Polyimiden, Polycarbonaten, Polyetherketonen, Polystyrol, Polyvinylchlorid, Acrylnitril-Butadien-Styrol-Copolymerisat und deren Mischungen.at a further preferred embodiment of the invention the polymer material is in the form of a self-supporting molding in front. The polymer material of such a plastic molding can be formed in particular on the basis of a synthetic polymer which is selected from polyolefins, in particular Polyethylene and polypropylene, polyamides, polyesters, polyacetates, polyethersulfones, Polyacrylates, polyoxymethylenes, polyimides, polycarbonates, polyether ketones, polystyrene, Polyvinyl chloride, acrylonitrile-butadiene-styrene copolymer and their mixtures.

Aufgrund der Tatsache, dass erfindungsgemäß die Wechselwirkung des Laserlichts mit den Nanopartikeln und/oder Nanoschichten(en) erfolgt, kann auch in diesem Fall die Zusammensetzung des Polymermaterials weitgehend beliebig gewählt werden. In Abhängigkeit von der Art der Nanopartikel und/oder Nanoschicht(en) und der dadurch bedingten Wellenlänge des eingesetzten Laserlichts sollte die Auswahl jedoch bevorzugt so erfolgen, dass eine Wechselwirkung des Laserlichts mit dem Polymermaterial im Wesentlichen vermieden wird.by virtue of the fact that according to the invention the interaction the laser light with the nanoparticles and / or nanolayers In this case, the composition of the polymer material can also be used be chosen largely arbitrarily. Dependent on on the nature of the nanoparticles and / or nanosheet (s) and the resulting conditional wavelength of the laser light used should be Selection, however, preferably be such that an interaction of the Laser light is substantially avoided with the polymer material.

Auf diese Weise können verschiedenste Arten von Polymermaterialien mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens markiert werden, indem jeweils geeignete lasersensitive Komponenten und Laser mit entsprechenden Wellenlängen, wie sie dem Fachmann bekannt sind, eingesetzt werden.On This way you can use a wide variety of polymer materials marked by the method according to the invention each by using appropriate laser-sensitive components and lasers with appropriate wavelengths as known to those skilled in the art are to be used.

Formkörper, die aus dem Polymermaterial gebildet sind, können in verschiedenen Gestalten und für verschiedene Einsatzbereiche zur Anwendung kommen. Insbesondere kann es sich bei dem Formkörper um eine Folie handeln.Moldings, which are formed from the polymer material can in different Design and for various applications for use come. In particular, it may be in the molding to to act a slide.

Die Lasermarkierung von Folien ist insbesondere in der Verpackungsindustrie von großem Interesse.The Laser marking of films is particularly in the packaging industry of great interest.

Ferner kann es sich bei dem Formkörper um ein Spritzgussteil handeln. Damit erlaubt das erfindungsgemäße Verfahren die Lasermarkierung verschiedenster Produkte für ein weites Feld von Anwendungen.Further it may be in the molding to an injection molded part. Thus, the inventive method allows the Laser marking of various products for a wide range Field of applications.

Unabhängig von der Art und Form des Polymermaterials kann dieses neben den Nanopartikeln und/oder Nanoschicht(en) auch weitere Additive, die im Wesentlichen nicht lasersensitiv sind, umfassen, beispielsweise Füllstoffe oder Farbpigmente.Independently of the type and shape of the polymer material, this may be in addition to the Nanoparticles and / or nanosheet (s) also contain other additives that are used in the Essentially not laser-sensitive include, for example Fillers or color pigments.

Der Gegenstand der vorliegenden Erfindung erstreckt sich auch auf ein lasermarkiertes Polymermaterial, welches gemäß dem vorstehend beschriebenen Verfahren erhältlich ist.Of the The present invention also extends to a Laser-marked polymer material, which according to the method described above is available.

Diese und weitere Vorteile der Erfindung werden anhand der Zeichnungen sowie der nachfolgenden Beispiele noch weiter erläutert.These and further advantages of the invention will become apparent from the drawings as well as the following examples further explained.

Es zeigen im Einzelnen:It show in detail:

1: Eine schematische Darstellung des Funktionsprinzips eines ersten Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Verfahrens; 1 : A schematic representation of the functional principle of a first embodiment of the method according to the invention;

2: eine schematische Darstellung des Aufbaus von Nanopartikeln gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens; 2 : a schematic representation of the structure of nanoparticles according to a second embodiment of the method according to the invention;

3: eine schematische Darstellung des Funktionsprinzips eines dritten Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Verfahrens; und 3 : a schematic representation of the functional principle of a third embodiment of the method according to the invention; and

4: eine schematische Darstellung des Funktionsprinzips eines vierten Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Verfahrens. 4 : A schematic representation of the principle of operation of a fourth embodiment of the method according to the invention.

Die 1A zeigt schematisch und ohne Rücksicht auf die realen Größenverhältnisse einen Bereich eines mittels Laser zu markierenden Polymermaterials 10. Bei dem Polymermaterial 10 handelt es sich um eine Lackschicht, die auf die Oberfläche eines Substrats 12 aufgetragen ist.The 1A shows schematically and without regard to the real size ratios, a range of a polymer material to be marked by laser 10 , In the polymer material 10 It is a layer of paint on the surface of a substrate 12 is applied.

In dem Polymermaterial 10 sind Nanopartikel 14 in Form von Plättchen (Flakes) verteilt, die aus einer lasersensitiven Komponente, z. B. Aluminium, gebildet sind. Die Plättchen weisen eine Dicke im Nanometerbereich und im Übrigen Abmessungen im Mikrometerbereich auf, sodass sie einerseits eine sehr geringe Masse im Vergleich zu dem Polymermaterial 10 aufweisen und andererseits sichtbar sind und den optischen Eindruck des Polymermaterials 10 mitbestimmen.In the polymer material 10 are nanoparticles 14 distributed in the form of platelets (flakes) consisting of a laser-sensitive component, for. As aluminum, are formed. The platelets have a thickness in the nanometer range and otherwise dimensions in the micrometer range, so that they on the one hand a very small mass compared to the polymer material 10 and on the other hand are visible and the visual impression of the polymer material 10 participate.

Bei der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird das Polymermaterial 10 in dem zu markierenden Bereich mit Laserlicht, angedeutet durch den Pfeil 16, beaufschlagt, wobei die Wellenlänge und Intensität des Laserlichts so gewählt sind, dass dieses von der lasersensitiven Komponente der Nanopartikel 14 absorbiert wird. Dabei kommt es zu einer Verdampfung und/oder Zerstäubung der Nanopartikel 14.In carrying out the method according to the invention, the polymer material 10 in the area to be marked with laser light, indicated by the arrow 16 , is applied, wherein the wavelength and intensity of the laser light are selected so that this of the laser-sensitive component of the nanoparticles 14 is absorbed. This leads to evaporation and / or atomization of the nanoparticles 14 ,

Der Zustand des lasermarkierten Bereichs 18 des Polymermaterials 10 ist in der 1B dargestellt. Das Material der Nanopartikel ist nach deren Zerstäubung bzw. Verdampfung in dem Polymermaterial 10 dispergiert und nicht mehr sichtbar, sodass der optische Eindruck des Polymermaterials 10 in dem markierten Bereich 18 gegenüber den nicht markierten Bereichen 19 deutlich verändert ist. Gleichzeitig erfolgt im Wesentlichen keine Ablation oder Pyrolyse des Polymermaterials 10, da die erfindungsgemäße Lasermarkierung mit einem relativ geringen Energieeintrag durchgeführt werden kann.The state of the laser-marked area 18 of the polymer material 10 is in the 1B shown. The material of the nanoparticles is after their sputtering or evaporation in the polymer material 10 dispersed and no longer visible, so the visual impression of the polymer material 10 in the marked area 18 opposite the unmarked areas 19 is clearly changed. At the same time, there is essentially no ablation or pyrolysis of the polymeric material 10 , since the laser marking according to the invention can be carried out with a relatively low energy input.

Handelt es sich bei dem Polymermaterial 10 beispielsweise um einen transparenten Lack, so sind in den nicht markierten Bereichen 19 die Nanopartikel 14 und in dem markierten Bereich 18 das Substrat 12 sichtbar. Bei einer gerin geren Intensität des Laserlichts können durch eine nur partielle Verdampfung bzw. Zerstäubung der Nanopartikel 14 auch Markierungen mit stufenlosem Kontrast erzeugt werden.Is it the polymer material 10 for example, a transparent paint, so are in the unmarked areas 19 the nanoparticles 14 and in the marked area 18 the substrate 12 visible, noticeable. At a clotting Geren intensity of the laser light can by a partial evaporation or atomization of the nanoparticles 14 also marks with stepless contrast are generated.

Gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens werden anstelle der Nanopartikel 14 des ersten Ausführungsbeispiels Nanopartikel mit einer Kernkomponente und einer Beschichtung aus einer lasersensitiven Komponente eingesetzt. Ein Beispiel für derartige Nanopartikel ist schematisch in der 2A dargestellt.According to a second embodiment of the method according to the invention instead of the nanoparticles 14 of the first embodiment, nanoparticles with a core component and a coating of a laser-sensitive component used. An example of such nanoparticles is shown schematically in FIG 2A shown.

Die Nanopartikel 20 umfassen als Kernkomponente z. B. Glimmerplättchen 22, welche eine Beschichtung 24 aus einer lasersensitiven Komponente, z. B. Aluminium, aufweisen. Die Dicke der Beschichtung 24 liegt im Nanometerbereich und kann z. B. mittels PVD oder CVD auf die Glimmerplättchen 22 aufgebracht werden.The nanoparticles 20 comprise as a core component z. B. mica platelets 22 which is a coating 24 from a laser-sensitive component, eg. As aluminum, have. The thickness of the coating 24 is in the nanometer range and can z. B. by PVD or CVD on the mica platelets 22 be applied.

Bei der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird durch die Einwirkung des Laserlichts in dem zu markierenden Bereich des Polymermaterials die Beschichtung 24 der Nanopartikel 20 verdampft und/oder zerstäubt, sodass nur noch die Kernkomponente 22 übrig bleibt (siehe 2B). Somit wird der optische Eindruck des Polymermaterials vor der Markierung durch die Beschichtung 24 und nach der Markierung durch die Kernkomponente 22 bestimmt, wobei auch in diesem Fall durch die Variation der Intensität des Laserlichts Markierungen mit einem stufenlosen Kontrast erzeugt werden können.When carrying out the method according to the invention, the action of the laser light in the region of the polymer material to be marked causes the coating 24 the nanoparticles 20 vaporized and / or atomized, so that only the core component 22 remains (see 2 B ). Thus, the visual impression of the polymer material before marking by the coating 24 and after labeling by the core component 22 determines, in this case, by the variation of the intensity of the laser light marks with a stepless contrast can be generated.

Bei einem dritten Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens wird auf ein Substrat 30 zunächst eine Nanoschicht 32 aus einem lasersensitiven Material, z. B. Aluminium, aufgebracht. Auf diese Nanoschicht 32 wird ein Polymermaterial 34 in Form einer Lackschicht aufgebracht, wie dies in der 3A schematisch dargestellt ist.In a third embodiment of the method according to the invention is applied to a substrate 30 first a nano-layer 32 from a laser-sensitive material, eg. As aluminum, applied. On this nano-layer 32 becomes a polymer material 34 applied in the form of a lacquer layer, as in the 3A is shown schematically.

Bei der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird die Nanoschicht 32 durch die Einwirkung von Laserlicht, angedeutet durch den Pfeil 36, verdampft und/oder zerstäubt und ist in dem markierten Bereich 38 nicht mehr sichtbar, wie in der 3B dargestellt. Durch die Zerstörung der unter dem Polymermaterial 34 angeordneten Nanoschicht 32 wird somit in dem markierten Bereich 38 das Substrat 30 sichtbar, während in den nicht markierten Bereichen 39 die Nanoschicht 32 sichtbar ist.In carrying out the method according to the invention, the nano-layer 32 by the action of laser light, indicated by the arrow 36 , vaporized and / or atomized and is in the marked area 38 no longer visible, as in the 3B shown. By destroying the under the polymer material 34 arranged nano-layer 32 will thus be in the marked area 38 the substrate 30 visible while in the unmarked areas 39 the nano-layer 32 is visible.

Bei einem vierten Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens liegt das Polymermaterial 40 in Form eines selbsttragenden Formkörpers vor, z. B. in Form einer Kunststofffolie, wie dies in 4A schematisch dargestellt ist. In dem Polymermaterial 40 sind Nanopartikel 44 in Form von Plättchen (Flakes) verteilt, die aus einer lasersensitiven Komponente, z. B. Aluminium, gebildet sind, entsprechend dem ersten Ausführungsbeispiel.In a fourth embodiment of the method according to the invention is the polymer material 40 in the form of a self-supporting molding before, z. B. in the form of a plastic film, as in 4A is shown schematically. In the poly mermaterial 40 are nanoparticles 44 distributed in the form of platelets (flakes) consisting of a laser-sensitive component, for. As aluminum, are formed, according to the first embodiment.

Bei der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird das Polymermaterial 40 in dem zu markierenden Bereich mit Laserlicht, angedeutet durch den Pfeil 46, beaufschlagt. Dabei kommt es zu einer Verdampfung und/oder Zerstäubung der Nanopartikel 44.In carrying out the method according to the invention, the polymer material 40 in the area to be marked with laser light, indicated by the arrow 46 , charged. This leads to evaporation and / or atomization of the nanoparticles 44 ,

Der Zustand des lasermarkierten Bereichs 48 des Polymermaterials 40 ist in der 4B dargestellt. Das Material der Nanopartikel ist nach deren Zerstäubung bzw. Verdampfung in dem Polymermaterial 40 dispergiert und nicht mehr sichtbar, sodass der optische Eindruck des Polymermaterials 40 in dem markierten Bereich 48 gegenüber dem nicht markierten Bereich 49 deutlich verändert ist.The state of the laser-marked area 48 of the polymer material 40 is in the 4B shown. The material of the nanoparticles is after their sputtering or evaporation in the polymer material 40 dispersed and no longer visible, so the visual impression of the polymer material 40 in the marked area 48 opposite the unmarked area 49 is clearly changed.

BeispieleExamples

Beispiel 1example 1

Für die Lasermarkierung gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren wurde als Polymermaterial ein 2K-PUR-Klarlack der Firma Wörwag (Woeropur R-3203H) verwendet, der mit Schichtdicken von ca. 20 bis 50 μm auf ein farbiges Substrat aufgetragen wurde.For the laser marking according to the invention Process was as polymer material, a 2K PUR clearcoat from the company Wörwag (Woeropur R-3203H) used, with layer thicknesses from about 20 to 50 microns applied to a colored substrate has been.

Dem Klarlack wurden Nanopartikel in Form von PVD-Aluminiumflakes von der Firma Schlenk (z. B. Decomet 1008/10) zugegeben. Die Menge der Aluminiumflakes bezogen auf das Polymermaterial betrug 0,1 Gew.-%, 0,2 Gew.-% oder 0,5 Gew.-%.the Clearcoat were nanoparticles in the form of PVD aluminum flakes of Schlenk (eg Decomet 1008/10) was added. The amount of aluminum flakes based on the polymer material was 0.1 wt .-%, 0.2 wt .-% or 0.5% by weight.

Die Markierung des Polymermaterials mittels Verdampfung bzw. Zerstäubung der Aluminiumflakes erfolgte durch den Einsatz eines Nd:YAG-Lasers (FOBALAS FD84S) bei einer Wellenlänge von 1064 nm.The Marking of the polymer material by evaporation or atomization The aluminum flakes were made using an Nd: YAG laser (FOBALAS FD84S) at a wavelength of 1064 nm.

Durch Variation der Intensität des Lasers konnten Markierungen mit hoher Kantenschärfe und stufenlosem Kontrast erzeugt werden, ohne dass es zu einer Ablation der Lackschicht kam. Dabei wurde mit einem Lampenstrom im Bereich von 21 A bis 32 A und einer entsprechenden Leistung von ca. 1 W bis 8 W, einer Vorschubgeschwindigkeit von 80 bis 2000 mm/s und einer Modenblende 1.0 gearbeitet.By Variation of the intensity of the laser could markings produced with high edge sharpness and stepless contrast without ablation of the lacquer layer. there was with a lamp current in the range of 21 A to 32 A and a corresponding power of about 1 W to 8 W, a feed rate worked from 80 to 2000 mm / s and a Mode Aperture 1.0.

Beispiel 2Example 2

Ausgehend von Beispiel 1 wurde anstelle von PVD-Aluminiumflakes ein Effektpigment ChromaFlair 190 der Firma JDS Uniphase verwendet. Hierbei handelt es sich um Flakes aus einem anorganischen Träger (Kernkomponente), die eine metallische Beschichtung im Nanometerbereich aufweisen.outgoing Example 1, instead of PVD aluminum flakes, became an effect pigment ChromaFlair 190 from JDS Uniphase. This acts it is flakes of an inorganic carrier (core component), which have a metallic coating in the nanometer range.

Die Lasermarkierung mittels Verdampfung bzw. Zerstäubung der metallischen Beschichtung des anorganischen Trägers erfolgte wie in Beispiel 1 beschrieben.The Laser marking by evaporation or atomization of metallic coating of the inorganic carrier was carried out as described in Example 1.

Beispiel 3Example 3

Ein 2K-PUR-Klarlack der Firma Wörwag (Woeropur R-3203H) wurde mit einer Schichtdicke von 20 μm auf eine 60 nm dicke PVD-Aluminiumschicht aufgetragen, welche auf eine 100 μm dicke PET-Folie der Firma Hück Folien appliziert worden war.One 2K-PUR clearcoat from Wörwag (Woeropur R-3203H) with a layer thickness of 20 μm on a 60 nm thick PVD aluminum layer applied, which on a 100 micron thick PET film of Company Hück foils had been applied.

Die Lasermarkierung mittels Verdampfung bzw. Zerstäubung der Aluminiumschicht erfolgte wie in Beispiel 1 beschreiben.The Laser marking by evaporation or atomization of Aluminum layer was as described in Example 1.

Beispiel 4Example 4

PVD-Aluminiumflakes der Firma Schlenk (z. B. Decomet 1008/10) wurden in ein Polypropylenpolymer Moplen HP501H der Firma Basell Deutschland in einer Konzentration von 0,1 Gew.-%, 0,2 Gew.-% oder 0,5 Gew.-% eingearbeitet. Aus dem Polymermaterial wurden Formkörper in Form von 1 mm dicken Platten mittels Extrusion hergestellt.PVD aluminum flakes from Schlenk (eg Decomet 1008/10) were made into a polypropylene polymer Moplen HP501H of the company Basell Germany in a concentration of 0.1 wt .-%, 0.2 wt .-% or 0.5 wt .-% incorporated. From the Polymer material became shaped bodies in the form of 1 mm thick Plates produced by extrusion.

Die Lasermarkierung der Platten mittels Verdampfung bzw. Zerstäubung der Aluminiumflakes erfolgte wie in Beispiel 1 beschrieben.The Laser marking of the plates by means of evaporation or atomization The aluminum flakes were as described in Example 1.

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

- US 6284184 [0004] - US 6284184 [0004]
- EP 0469982 A2 [0005] EP 0469982 A2 [0005]

Claims

Verfahren zur Lasermarkierung eines Polymermaterials, umfassend – das Bereitstellen eines Polymermaterials, wobei in, unter und/oder auf dem Polymermaterial Nanopartikel und/oder eine oder mehrere Nanoschichten vorgesehen sind, und wobei die Nanopartikel und/oder Nanoschicht(en) mindestens eine lasersensitive Komponente umfassen; und – das Einwirken von Laserlicht auf einen ausgewählten Bereich des Polymermaterials, so dass die lasersensitive Komponente in diesem Bereich zumindest partiell in ihrer physikalischen Struktur modifiziert wird.Method for laser marking a polymer material, full The provision of a polymer material, wherein in, underneath and / or on the polymer material nanoparticles and / or one or more nanolayers are provided, and wherein the nanoparticles and / or nano-layer (s) at least one laser-sensitive component include; and The action of laser light on one selected area of the polymer material, so that the Laser-sensitive component in this area at least partially in their physical structure is modified.

Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Nanopartikel und/oder Nanoschicht(en) in mindestens einer Dimension eine mittlere Abmessung von weniger als ca. 1000 nm aufweisen.The method of claim 1, wherein the nanoparticles and / or nanolayer (s) in at least one dimension a middle one Have dimension of less than about 1000 nm.

Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei das Polymermaterial Nanopartikel umfasst.The method of claim 1 or 2, wherein the polymeric material Includes nanoparticles.

Verfahren nach Anspruch 3, wobei die Nanopartikel im Wesentlichen homogen in dem Polymermaterial verteilt sind.The method of claim 3, wherein the nanoparticles are substantially homogeneously distributed in the polymer material.

Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, wobei die Nanopartikel in mindestens einer Dimension eine mittlere Abmessung von ca. 400 nm oder weniger aufweisen, bevorzugt von ca. 5 bis ca. 300 nm, weiter bevorzugt von ca. 10 bis ca. 200 nm, am meisten bevorzugt von ca. 50 bis ca. 100 nm.The method of claim 3 or 4, wherein the nanoparticles in at least one dimension a mean dimension of about 400 nm or less, preferably from about 5 to about 300 nm, more preferably from about 10 to about 200 nm, most preferably from about 50 to about 100 nm.

Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 5, wobei die Nanopartikel in mindestens einer Dimension eine mittlere Abmessung von ca. 100 nm oder mehr aufweisen, bevorzugt von ca. 5 bis ca. 500 μm, weiter bevorzugt von ca. 25 bis ca. 100 μm.Method according to one of claims 3 to 5, wherein the nanoparticles in at least one dimension a middle Have dimension of about 100 nm or more, preferably from about 5 to about 500 microns, more preferably from about 25 to about 100 microns.

Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 6, wobei die Nanopartikel in Form von Plättchen, Nadeln, Fasern, Voll- oder Hohlsphären oder dergleichen, oder Mischungen hiervon, ausgebildet sind.Method according to one of claims 3 to 6, wherein the nanoparticles in the form of platelets, needles, Fibers, solid or hollow spheres or the like, or mixtures thereof, are formed.

Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 7, wobei die Nanopartikel im Wesentlichen vollständig aus einer lasersensitiven Komponente gebildet sind.Method according to one of claims 3 to 7, wherein the nanoparticles are essentially completely out a laser-sensitive component are formed.

Verfahren nach Anspruch 8, wobei die Nanopartikel durch die Einwirkung des Laserlichts zumindest partiell verdampft und/oder zerstäubt werden.The method of claim 8, wherein the nanoparticles at least partially vaporized by the action of the laser light and / or atomized.

Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 7, wobei die Nanopartikel eine Kernkomponente sowie eine zumindest bereichsweise Beschichtung aus einer lasersensitiven Komponente umfassen.Method according to one of claims 3 to 7, wherein the nanoparticles a core component and at least one partially coating of a laser-sensitive component include.

Verfahren nach Anspruch 10, wobei die Beschichtung der Nanopartikel durch die Einwirkung des Laserlichts zumindest partiell verdampft und/oder zerstäubt wird.The method of claim 10, wherein the coating the nanoparticles by the action of the laser light at least partially vaporized and / or atomized.

Verfahren nach Anspruch 10 oder 11, wobei die Beschichtung eine Dicke von ca. 5 bis ca. 300 nm aufweist, bevorzugt von ca. 10 bis ca. 200 nm, weiter bevorzugt von ca. 20 bis ca. 100 nm.The method of claim 10 or 11, wherein the coating has a thickness of about 5 to about 300 nm, preferably from about 10 to about 200 nm, more preferably from about 20 to about 100 nm.

Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 12, wobei die Kernkomponente der Nanopartikel Glas und/oder ein oder mehrere mineralische oder synthetische anorganische Materialien umfasst.Method according to one of claims 10 to 12, wherein the core component of the nanoparticles is glass and / or an or several mineral or synthetic inorganic materials includes.

Verfahren nach Anspruch 13, wobei die Kernkomponente ein Schichtsilikat, insbesondere Glimmer und/oder beschichteten Glimmer, Graphit, Al₂O₃, TiO₂, SiO₂, Fe₂O₃ oder BiOCl, umfasst.A method according to claim 13, wherein the core component comprises a layered silicate, in particular mica and / or coated mica, graphite, Al ₂ O ₃ , TiO ₂ , SiO ₂ , Fe ₂ O ₃ or BiOCl.

Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 14, wobei die Kernkomponente ein oder mehrere Kunststoffe umfasst, insbesondere Polymethylmethacrylat, Polystyrol oder Polyethylenterephthalat.Method according to one of claims 10 to 14, wherein the core component comprises one or more plastics, in particular Polymethyl methacrylate, polystyrene or polyethylene terephthalate.

Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 15 wobei die Kernkomponente mehrere anorganische und/oder organische Materialien umfasst.Method according to one of claims 10 to 15 wherein the core component comprises a plurality of inorganic and / or organic Materials includes.

Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 16, wobei der Anteil an Nanopartikeln in dem Polymermaterial ca. 0,001 bis ca. 20 Gew.-% beträgt, bevorzugt ca. 0,01 bis ca. 3 Gew.-%, weiter bevorzugt ca. 0,1 bis ca. 0,5 Gew.-%.Method according to one of claims 3 to 16, wherein the proportion of nanoparticles in the polymer material is about 0.001 to about 20 wt .-%, preferably about 0.01 to about 3 Wt .-%, more preferably about 0.1 to about 0.5 wt .-%.

Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei in, auf und/oder unter dem Polymermaterial mindestens eine Nanoschicht angeordnet ist.The method of claim 1 or 2, wherein in, on and / or at least one nano-layer under the polymer material is.

Verfahren nach Anspruch 18, wobei die Nanoschicht eine Dicke von ca. 400 nm oder weniger aufweist, bevorzugt von ca. 5 bis ca. 300 nm, weiter bevorzugt von ca. 20 bis ca. 200 nm, am meisten bevorzugt von ca. 50 bis ca. 100 nm.The method of claim 18, wherein the nanolayer has a thickness of about 400 nm or less, preferably from about 5 to about 300 nm, more preferably from about 20 to about 200 nm, on most preferably from about 50 to about 100 nm.

Verfahren nach Anspruch 18 oder 19, wobei die Nanoschicht im Wesentlichen vollständig aus einer lasersensitiven Komponente gebildet ist.The method of claim 18 or 19, wherein the nanolayer essentially completely of a laser-sensitive component is formed.

Verfahren nach einem der Ansprüche 18 bis 20, wobei die Nanoschicht durch die Einwirkung des Laserlichts zumindest partiell verdampft und/oder zerstäubt wird.Method according to one of claims 18 to 20, wherein the nanolayer is at least exposed by the action of the laser light partially vaporized and / or atomized.

Verfahren nach einer der vorangehenden Ansprüche, wobei die lasersensitive Komponente ein oder mehrere Metalle, Legierungen oder Mischungen hiervon umfasst.Method according to one of the preceding claims, wherein the laser-sensitive component comprises one or more metals, alloys or mixtures thereof.

Verfahren nach Anspruch 22, wobei das oder die Metalle ausgewählt sind aus Aluminium, Chrom, Zink, Nickel, Magnesium, Zinn, Blei, Kupfer, Silber, Gold, Eisen, Edelstahl, Iridium, Vanadium, Cadmium, Titan und Platin.The method of claim 22, wherein the one or more metals are selected from aluminum, chromium, Zinc, nickel, magnesium, tin, lead, copper, silver, gold, iron, stainless steel, iridium, vanadium, cadmium, titanium and platinum.

Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das Polymermaterial in Form eines Lacks oder einer Beschichtung auf einem Substrat vorliegt.Method according to one of the preceding claims, wherein the polymeric material is in the form of a lacquer or a coating is present on a substrate.

Verfahren nach Anspruch 24, wobei der Lack oder die Beschichtung auf Basis von Acrylat-, Epoxid-, Polyurethan-, Silan-, Silikat-, Alkyd- und/oder Polyesterverbindungen gebildet ist.The method of claim 24, wherein the lacquer or the coating based on acrylate, epoxy, polyurethane, Silane, silicate, alkyd and / or polyester compounds formed is.

Verfahren nach Anspruch 24 oder 25, wobei eine Nanoschicht zwischen dem Substrat und dem Polymermaterial und/oder auf dem Polymermaterial angeordnet ist.The method of claim 24 or 25, wherein a nano-layer disposed between the substrate and the polymeric material and / or on the polymeric material is.

Verfahren nach Anspruch 24 oder 25, wobei eine Nanoschicht in dem Polymermaterial angeordnet ist.The method of claim 24 or 25, wherein a nano-layer is arranged in the polymer material.

Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 23, wobei das Polymermaterial in Form eines selbsttragenden Formkörpers vorliegt.Method according to one of claims 1 to 23, wherein the polymeric material is in the form of a self-supporting shaped body is present.

Verfahren nach Anspruch 28, wobei das Polymermaterial auf Basis eines synthetischen Polymers gebildet ist, welches ausgewählt ist aus Polyolefinen, insbesondere Polyethylen und Polypropylen, Polyamiden, Polyestern, Polyacetaten, Polyethersulfonen, Polyacrylaten, Polyoxymethylenen, Polyimiden, Polycarbonaten, Polyetherketonen, Polystyrol, Polyvi nylchlorid, Acrylnitril-Butadien-Styrol-Copolymerisat und deren Mischungen.The method of claim 28, wherein the polymeric material is formed on the basis of a synthetic polymer which is selected is made of polyolefins, in particular polyethylene and polypropylene, polyamides, Polyesters, polyacetates, polyethersulfones, polyacrylates, polyoxymethylenes, Polyimides, polycarbonates, polyether ketones, polystyrene, polyvinylchloride, Acrylonitrile-butadiene-styrene copolymer and mixtures thereof.

Verfahren nach Anspruch 28 oder 29, wobei der Formkörper eine Folie ist.A method according to claim 28 or 29, wherein the shaped body a slide is.

Verfahren nach Anspruch 28 oder 29, wobei der Formkörper ein Spritzgussteil ist.A method according to claim 28 or 29, wherein the shaped body an injection molded part is.

Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das Polymermaterial im Wesentlichen nicht lasersensitive Additive umfasst.Method according to one of the preceding claims, wherein the polymeric material is substantially non-laser sensitive additives includes.

Lasermarkiertes Polymermaterial, erhältlich gemäß dem Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche.Laser marked polymer material available according to Method according to one of the preceding claims.